Соединение внахлестку с фланговыми швами
Простейшим соединением этого типа является конструкция, показанная на фигуре. Передача усилия в нем с одного элемента на другой протекает весьма неравномерно как по длине шва, так и по поперечному сечению соединения. На фигуре, а показан поток силовых линий, концентрирующихся у концов швов, а на фигуре, б — диаграмма распределения напряжений по длине шва.
Соединения с фланговыми швами
Опытами и теоретическими исследованиями доказано, что чем длиннее шов, тем больше неравномерность пере дачи усилия по его длине. Однако при статической нагрузке и при не очень длинных швах после достижения в крайних точках швов напряжений, равных пределу текучести, при дальнейшем нагружении неравномерность в распределении напряжений по длине шва уменьшается, эпюра напряжений выравнивается и раз рушение происходит по всей длине шва путем среза по поверхности, характеризуемой линией АВ. Эта линия имеет криволинейные участки в начале и конце (у наиболее напряженных точек) и прямолинейный участок по середине шва. Такой вид разрушения позволяет положить в основу расчета допущение о равномерном распределении напряжений среза по минимальной площади сечения шва, проходящей через наименьшую высоту условного треугольника шва (без учета наплыва, фигуре, г). При равных катетах шва эта высота равняется
где через hш обозначен размер катета (толщина) шва. Таким образом, площадь среза фланговых угловых швов будет, равна
где ∑lш — сумма расчетных длин сварных швов. Из-за наличия непровара вначале и кратера в конце шва, а также из-за большего влияния случайных включений на малой длине шва, где трудно обеспечить хороший провар его, наши нормы и технические условия не разрешают, чтобы расчетная длина шва была меньше 40 мм или меньше 4hш. Предположение о равномерной работе фланговых швов будет I неправильным при очень длинных швах, так как возможно достижение предела прочности в точках А и В раньше, тем выровняются напряжения по всей длине шва. Поэтому НиТУ ограничивают наибольшую расчетную длину фланговых швов в соединениях длиной, равной l ≤ 60hш за исключением сопряжений, где усилие, воспринимаемое фланговым швом, возникает на всем его протяжении (например, поясные швы балки). В последнем случае длина флангового шва не ограничивается. I Прочность фланговых швов зависит также от их толщины, причем с увеличением катета шва предел прочности их несколько падает. Толщина шва также нормируется и принимается не белее 1,5δ в конструкциях, работающих под статической нагрузкой, и 1,2δ — в конструкциях, работающих под динамической нагрузкой (δ — наименьшая толщина соединяемых элементов). Желательно при проектировании избегать применения швов толщиной более 20 — 25 мм. Минимальная толщина швов принимается равной 4 мм. Расчет соединения внахлестку с фланговыми швами, находящегося под воздействием осевой силы, при принятом допущении о равномерном распределении касательных (срезывающих) напряжений тшпроизводится по формуле
где N — расчетная нормальная (осевая) сила в кг; hш — толщина (катет) шва в см; lш — расчетная длина шва в см; Rсву — расчетное сопротивление срезу сварного углового шва в кг/см2, принимаемое по таблице Расчетные сопротивления сварных швов в кг/см; m — коэффициент условий работы конструкции или элемента. Обычно толщину шва hш назначают равной толщине соединяемых элементов или несколько меньше ее; таким образом, рас четом определяется необходимая минимальная суммарная дли на швов, которая получается по формуле
Конструктивная длина шва должна быть больше расчетной да 10 — 20 мм, чтобы компенсировать образование кратера на конце шва и не всегда хороший провар в начале шва.